JP2015204547A - 高周波部品の接続構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】高周波部品間のギャップが比較的広い場合でも、高周波部品間を接続するボンディングワイヤでの空間的容量結合を低減する。
【解決手段】高周波部品10,20の高周波線路L1,L2を構成する配線のうち2つの信号配線11,12および信号配線21,22の間に形成されたグランド配線13,23をグランド用ボンディングワイヤ33で接続する際、高周波部品20の基板の厚さ方向から見て重なる位置に立体的に形成された複数のボンディングワイヤからなる立体ボンディングワイヤを用いる。
【選択図】 図1
【解決手段】高周波部品10,20の高周波線路L1,L2を構成する配線のうち2つの信号配線11,12および信号配線21,22の間に形成されたグランド配線13,23をグランド用ボンディングワイヤ33で接続する際、高周波部品20の基板の厚さ方向から見て重なる位置に立体的に形成された複数のボンディングワイヤからなる立体ボンディングワイヤを用いる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、接続構造技術に関し、特に高周波部品間をワイヤボンディングで接続してなる高周波部品の接続構造技術に関する。
近年の通信容量の増大に対応した通信用モジュールにおいては、モジュール内で用いられる高周波部品間や、モジュール外に高周波信号を取り出すための高周波信号線が配線されている。このようなモジュールの内部では高周波部品間を高周波信号線で接続するためにワイヤボンディングを用いることは一般的である。
図3は、一般的な高周波部品の接続構造を示す平面図である。
ここでは、コプレーナ型高周波線路が形成された高周波部品(パッケージ)50と、同じくコプレーナ型高周波線路が形成されたセラミック等の高周波配線基板からなる高周波部品60とを、ボンディングワイヤを介して接続する例が示されている。
ここでは、コプレーナ型高周波線路が形成された高周波部品(パッケージ)50と、同じくコプレーナ型高周波線路が形成されたセラミック等の高周波配線基板からなる高周波部品60とを、ボンディングワイヤを介して接続する例が示されている。
高周波部品50には、コプレーナ型高周波線路を構成する配線パターンとして、2つの高周波信号S1,S2が別個に流れる信号配線51,52と、これら信号配線51,52の間に形成された接地電位GS用のグランド配線53と、これら信号配線51,52の周囲に形成された接地電位G用のグランド配線54,55とが形成されている。
これら信号配線51,52のうち高周波部品60と対向する端部には、ワイヤボンディング用の端子51P,52Pが形成されている。グランド配線53のうち高周波部品60と対向する端部には、同じくワイヤボンディング用の端子53Pが形成されており、グランド配線54,55もグランド配線53と同様である。
これら信号配線51,52のうち高周波部品60と対向する端部には、ワイヤボンディング用の端子51P,52Pが形成されている。グランド配線53のうち高周波部品60と対向する端部には、同じくワイヤボンディング用の端子53Pが形成されており、グランド配線54,55もグランド配線53と同様である。
また、高周波部品60には、コプレーナ型高周波線路を構成する配線パターンとして、2つの高周波信号S1,S2が別個に流れる信号配線61,62と、これら信号配線61,62の間に形成された接地電位GS用のグランド配線63と、これら信号配線61,62の周囲に形成された接地電位G用のグランド配線64,65とが形成されている。
これら信号配線61のうち高周波部品50と対向する端部には、ワイヤボンディング用の接続部61Pが形成されている。グランド配線63のうち高周波部品50と対向する端部には、同じくワイヤボンディング用の端子63Pが形成されており、グランド配線64,65もグランド配線63と同様である。
これら信号配線61のうち高周波部品50と対向する端部には、ワイヤボンディング用の接続部61Pが形成されている。グランド配線63のうち高周波部品50と対向する端部には、同じくワイヤボンディング用の端子63Pが形成されており、グランド配線64,65もグランド配線63と同様である。
さらに、信号配線51と信号配線61は、それぞれの端子51Pと接続部61Pにワイヤボンディングされた例えば金などの線材からなる信号用ボンディングワイヤ71で接続され、信号配線52と信号配線62は、それぞれの端子52Pおよび接続部62Pにワイヤボンディングされた例えば金などの線材からなる信号用ボンディングワイヤ72で接続されている。また、グランド配線53とグランド配線63は、それぞれの端子53Pおよび接続部63Pにワイヤボンディングされた例えば金などの線材からなるグランド用ボンディングワイヤ73で接続されており、グランド配線54とグランド配線64,およびグランド配線55とグランド配線65も、グランド用ボンディングワイヤ73グランド配線53とグランド配線63と同様にグランド用ボンディングワイヤ74,75で接続されている。
このとき、不要なインダクタンスや、ボンディングワイヤを介した電磁波の空間放射によるクロストーク等を防ぐため、一般的には、高周波部品50,60間のギャップGapをなるべく狭く配置し、信号用ボンディングワイヤ71,72,グランド用ボンディングワイヤ73,74,75を短くすることが行われる。
美野ほか,「PLC−LNハイブリッド集積回路を用いた高速多値光変換器」、NTT技術ジャーナル2011.3,P.57-P.61
近年の通信用モジュールにおいては、多値変調方式の送受信を実現するために、それぞれの機能で高い性能を有する、複数の材料から構成される高周波部品を、同一モジュールに実装するハイブリッド実装を用いることがある(非特許文献1)。
このようなハイブリッド実装を採用したモジュールの内部では、それぞれの高周波部品の熱膨張係数が一致させることが困難な場合がある。
このようなハイブリッド実装を採用したモジュールの内部では、それぞれの高周波部品の熱膨張係数が一致させることが困難な場合がある。
こうした高周波部品をモジュール内に配置する際には、使用温度の範囲で熱的な圧縮・膨張が発生した場合でも、高周波部品同士がぶつかって破損にいたらないように、ある程度のギャップをあけて配置しなくてはならない。
こうした状況において、熱膨張係数の異なる材料間の高周波配線の接続が求められることがある。
こうした状況において、熱膨張係数の異なる材料間の高周波配線の接続が求められることがある。
図4は、従来の高周波部品の接続構造を示す平面図である。図5は、図4のV−V断面図である。
このような場合、図4−図5に示すように、広いギャップGapを介して高周波部品50,60間を比較的長い信号用ボンディングワイヤ71,72で接続することになる。この際、信号用ボンディングワイヤ71,72が空間的に容量結合して、高周波信号S1,S2間でクロストークが発生し、通信データの品質劣化を発生させる場合があるという問題点があった。このようなクロストークを低減させる場合、一般的には、高周波信号間の間隔を広げるという対処を行うが、近年のモジュール小型化の要求により、間隔を広げることが困難な場合もある。
このような場合、図4−図5に示すように、広いギャップGapを介して高周波部品50,60間を比較的長い信号用ボンディングワイヤ71,72で接続することになる。この際、信号用ボンディングワイヤ71,72が空間的に容量結合して、高周波信号S1,S2間でクロストークが発生し、通信データの品質劣化を発生させる場合があるという問題点があった。このようなクロストークを低減させる場合、一般的には、高周波信号間の間隔を広げるという対処を行うが、近年のモジュール小型化の要求により、間隔を広げることが困難な場合もある。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、高周波部品間のギャップが比較的広い場合でも、高周波部品間を接続するボンディングワイヤでの空間的容量結合を低減できる高周波部品の接続構造を提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明にかかる高周波部品の接続構造は、異なる2つの高周波部品の基板にそれぞれ形成された高周波線路をボンディングワイヤで相互に接続するための高周波部品の接続構造であって、前記基板の厚さ方向から見て重なる位置に立体的に形成された複数のボンディングワイヤからなり、前記高周波線路を構成する配線のうち2つの高周波信号配線の間に形成されたグランド配線を相互に接続する立体ボンディングワイヤを備えている。
また、本発明にかかる上記接続構造の一構成例は、前記高周波部品のうち少なくともいずれか一方の高周波部品は、前記基板の上面に開口し、あるいは当該基板の上面および他方の前記高周波部品と対向する側面に開口し、かつ、底部に前記グランド配線が形成された凹部を有し、前記立体ボンディングワイヤの一端は、前記凹部の底面に形成された前記グランド配線にボンディングされているものである。
本発明によれば、グランド用ボンディングワイヤを擬似的な金属板として作用させることができ、グランド用ボンディングワイヤの両脇に位置する信号用ボンディングワイヤ間の空間的な容量結合を抑制することができる。このため、高周波部品間のギャップが比較的広い場合でも、このギャップ区間における信号配線間でクロストークを低減することができ、結果として、通信データの品質劣化を低減することが可能となる。
したがって、本実施の形態にかかる接続構造によれば、線膨張係数が異なる高周波部品間を、低いクロストークで自在に接続することができ、通信モジュール内における高周波部品の実装自由度を向上させることが可能となる。
また、従来のように、高周波信号間のクロストークを低減するため、高周波信号間の間隔を広げる必要もない。したがって、ボンディングワイヤ接続部分の実装面積を拡大する必要がなくなるため、小型化が要求される通信モジュールであっても、接続構造を極めて容易に適用できる。
また、従来のように、高周波信号間のクロストークを低減するため、高周波信号間の間隔を広げる必要もない。したがって、ボンディングワイヤ接続部分の実装面積を拡大する必要がなくなるため、小型化が要求される通信モジュールであっても、接続構造を極めて容易に適用できる。
また、グランド用ボンディングワイヤを厚さ方向に複数重ねてワイヤボンディングする際、自動ワイヤボンダのプログラミングで対応することができる。このため、複雑な工程を追加する必要がなくなり、製造コスト増大させることなく、接続構造を適用することが可能となる。
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
[高周波部品の接続構造]
まず、図1および図2を参照して、本発明の本実施の形態にかかる高周波部品の接続構造1について説明する。図1は、本実施の形態にかかる高周波部品の接続構造を示す平面図である。図2は、図1のII−II断面図である。
[高周波部品の接続構造]
まず、図1および図2を参照して、本発明の本実施の形態にかかる高周波部品の接続構造1について説明する。図1は、本実施の形態にかかる高周波部品の接続構造を示す平面図である。図2は、図1のII−II断面図である。
この高周波部品の接続構造1は、高周波信号を処理する通信用モジュールで用いられて、コプレーナ型の高周波線路L1を有する高周波部品10と、同じくコプレーナ型の高周波線路L2を有する高周波部品20とを、信号用ボンディングワイヤ31,32とグランド用ボンディングワイヤ33とを介して接続する構造である。以下では、高周波線路L1,L2がコプレーナ型からなる場合を例として説明するが、これに限定されるものではなく、2つの信号用ボンディングワイヤの間にグランド用ボンディングワイヤが配置される構成であれば、以下と同様にして本実施の形態を適用できる。
本実施の形態は、このような接続構造1において、高周波線路L1,L2を構成する配線のうち、少なくとも2つの高周波信号S1,S2の信号配線11,12の間に形成されたグランド配線13を相互に接続するグランド用ボンディングワイヤ33として、基板10A,20Aの厚さ方向から見て重なる位置に立体的に形成された複数のボンディングワイヤからなる立体ボンディングワイヤを用いるようにしたものである。
以下、図1および図2を参照して、本実施の形態にかかる高周波部品の接続構造1について詳細に説明する。
以下、図1および図2を参照して、本実施の形態にかかる高周波部品の接続構造1について詳細に説明する。
高周波部品10は、例えば石英などの基材からなる基板10Aを有し、この基板10A上には、コプレーナ型の高周波線路L1を構成する配線パターンとして、2つの高周波信号S1,S2が別個に流れる信号配線11,12と、これら信号配線11,12の間に形成された接地電位GS用のグランド配線13と、これら信号配線11,12の周囲に形成された接地電位G用のグランド配線14,15とが形成されている。これら信号配線11,12のうち高周波部品20と対向する端部には、ワイヤボンディング用の端子11P,12Pがそれぞれ形成されている。
また、高周波部品20は、例えばセラミックなどの基材からなる基板20Aを有し、この基板20A上には、コプレーナ型の高周波線路L2を構成する配線パターンとして、2つの高周波信号S1,S2が別個に流れる信号配線21,22と、これら信号配線21,22の間に形成された接地電位GS用のグランド配線23と、これら信号配線21,22の周囲に形成された接地電位G用のグランド配線24,25とが形成されている。これら信号配線21,22のうち高周波部品10と対向する端部には、ワイヤボンディング用の接続部21P,22Pが形成されている。
さらに、信号配線11,12と信号配線21,22は、それぞれの端子11P,12Pおよび接続部21P,22Pにワイヤボンディングされた例えば金などの線材からなる信号用ボンディングワイヤ31,32で接続されている。
また、グランド配線13とグランド配線23は、端子13Pと接続部23Pにワイヤボンディングされた例えば金などの線材からなるグランド用ボンディングワイヤ33で接続されている。
また、グランド配線13とグランド配線23は、端子13Pと接続部23Pにワイヤボンディングされた例えば金などの線材からなるグランド用ボンディングワイヤ33で接続されている。
この際、グランド用ボンディングワイヤ33として、複数のボンディングワイヤ、図2の例では3本のボンディングワイヤからなる立体ボンディングワイヤが用いられている。これらボンディングワイヤは、基板20Aの厚さ方向、すなわち基板20Aの基板平面と垂直な方向から見て、1本のボンディングワイヤと見えるように、互いに重なる位置に形成されている。
この構成により、これらボンディングワイヤが擬似的な金属板として作用するため、グランド用ボンディングワイヤ33の両脇に位置する信号用ボンディングワイヤ31,32が、このグランド用ボンディングワイヤ33により電磁的にシールドされた状態となる。このため、信号用ボンディングワイヤ31,32間のクロストークが抑制される。
なお、図1,図2では、グランド配線14,15とグランド配線24,25との接続にも、立体ボンディングワイヤからなるグランド用ボンディングワイヤ34,35が用いられている。これにより、信号用ボンディングワイヤ31,32からの電磁波の放射を抑制することができる。なお、グランド用ボンディングワイヤ34,35については、これに限定されるものではなく、例えば、信号用ボンディングワイヤ31,32と同様のものを用いてもよい。
また、基板20Aのうち端子13Pと対向する位置には、基板20Aの基板上面20Uおよび高周波部品10と対向する基板側面20Sに開口する凹部23Dが形成されており、この凹部23Dの底部にグランド用ボンディングワイヤ33の一端をボンディングするためのグランド配線23Pが形成されている。このグランド配線23Pは、凹部23Dの縦壁表面に沿って形成されたキャスタレーション23Cを介して、グランド配線23と電気的に接続されている。
このような凹部23Dに形成されたグランド配線23Pに、グランド用ボンディングワイヤ33をボンディングすることにより、グランド用ボンディングワイヤ33全体の高さを低くすることができる。これにより、立体ボンディングワイヤの中央部分を、信号用ボンディングワイヤ31,32の高さ位置に近づけることができ、信号用ボンディングワイヤ31,32を上下方向で平均的にシールドすることができる。
したがって、グランド用ボンディングワイヤ33を信号用ボンディングワイヤ31,32と同じ高さ位置でボンディングする場合と比較して、より効果的に信号用ボンディングワイヤ31,32間のクロストークを抑制できる。
したがって、グランド用ボンディングワイヤ33を信号用ボンディングワイヤ31,32と同じ高さ位置でボンディングする場合と比較して、より効果的に信号用ボンディングワイヤ31,32間のクロストークを抑制できる。
凹部23Dについては、一般的な周知の半導体プロセス技術を用いて形成すればよく、例えば、基板20Aを多層構造とし、最上層とその直下の絶縁層とを切り欠いて形成してもよい。また、基板20Aがセラミック基板の場合には、型で凹部23Dを焼成してもよく、エッチングで凹部23Dの部分を除去してもよい。
また、立体ボンディングワイヤを構成する際に、基板20Aの厚さ方向に複数重ねてワイヤボンディングする方法や、高さの異なる接続部22Pにワイヤボンディングする方法としては、自動ワイヤボンダのプログラミングで対応すればよい。
また、立体ボンディングワイヤを構成する際に、基板20Aの厚さ方向に複数重ねてワイヤボンディングする方法や、高さの異なる接続部22Pにワイヤボンディングする方法としては、自動ワイヤボンダのプログラミングで対応すればよい。
[本実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、基板20Aの厚さ方向から見て重なる位置に立体的に形成された複数のボンディングワイヤからなる立体ボンディングワイヤをグランド用ボンディングワイヤ33として用いて、高周波線路L1を構成する配線のうち2つの信号配線11,12の間に形成されたグランド配線13と、高周波線路L2を構成する配線のうち2つの信号配線21,22の間に形成されたグランド配線23とを相互に接続するようにしたものである。
このように、本実施の形態は、基板20Aの厚さ方向から見て重なる位置に立体的に形成された複数のボンディングワイヤからなる立体ボンディングワイヤをグランド用ボンディングワイヤ33として用いて、高周波線路L1を構成する配線のうち2つの信号配線11,12の間に形成されたグランド配線13と、高周波線路L2を構成する配線のうち2つの信号配線21,22の間に形成されたグランド配線23とを相互に接続するようにしたものである。
これにより、グランド用ボンディングワイヤ33を擬似的な金属板として作用させることができ、グランド用ボンディングワイヤ33の両脇に位置する信号用ボンディングワイヤ31,32間の空間的容量結合を低減することができる。このため、高周波部品10,20間のギャップGapが比較的広い場合でも、このギャップGap区間における高周波信号S1,S2間でクロストークを低減することができ、結果として、通信データの品質劣化を低減することが可能となる。
したがって、本実施の形態にかかる接続構造1によれば、線膨張係数が異なる高周波部品間を、低いクロストークで自在に接続することができ、通信モジュール内における高周波部品の実装自由度を向上させることが可能となる。
また、従来のように、高周波信号S1,S2間のクロストークを低減するため、高周波信号間の間隔を広げる必要もない。したがって、ボンディングワイヤ接続部分の実装面積を拡大する必要がなくなるため、小型化が要求される通信モジュールであっても、接続構造1を極めて容易に適用できる。
また、従来のように、高周波信号S1,S2間のクロストークを低減するため、高周波信号間の間隔を広げる必要もない。したがって、ボンディングワイヤ接続部分の実装面積を拡大する必要がなくなるため、小型化が要求される通信モジュールであっても、接続構造1を極めて容易に適用できる。
また、グランド用ボンディングワイヤ33を厚さ方向に複数重ねてワイヤボンディングする際、自動ワイヤボンダのプログラミングで対応することができる。このため、複雑な工程を追加する必要がなくなり、製造コスト増大させることなく、接続構造1を適用することが可能となる。
また、本実施の形態では、基板20Aに凹部23Dを設け、グランド用ボンディングワイヤ33の一端をこの凹部23Dの底部に形成したグランド配線23Pにボンディングするようにしたので、グランド用ボンディングワイヤ33を信号用ボンディングワイヤ31,32と同じ高さ位置でボンディングする場合と比較して、より効果的に信号用ボンディングワイヤ31,32間の空間的容量結合を低減できる。
したがって、高周波信号S1,S2にそれぞれ対応する2つの信号用ボンディングワイヤ31の間が電磁的にシールドされた状態となり、高周波部品10,20間にある程度のギャップGapが存在している場合で、これら信号用ボンディングワイヤ31におけるクロストークを低減することが可能となる。これにより、線膨張係数が異なる高周波部品間を、低いクロストークで自在に接続することができ、通信モジュール内における高周波部品の実装自由度を向上させることが可能となる。
[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
1…接続構造、10…高周波部品、10A…基板、11,12…信号配線、11P,12P…端子、13,14,15…グランド配線、20…高周波部品、20A…基板、20U…基板上面、20S…基板側面、21,22…信号配線、21P,22P…接続部、23,24,25…グランド配線、23P…グランド配線、23D…凹部、23C…キャスタレーション、31,32…信号用ボンディングワイヤ、33,34,35…グランド用ボンディングワイヤ、MP…モジュールパッケージ、L1,L2…高周波線路、S1,S2…高周波信号、G,GS…接地電位。
Claims (2)
- 異なる2つの高周波部品の基板にそれぞれ形成された高周波線路をボンディングワイヤで相互に接続するための高周波部品の接続構造であって、
前記基板の厚さ方向から見て重なる位置に立体的に形成された複数のボンディングワイヤからなり、前記高周波線路を構成する配線のうち2つの高周波信号配線の間に形成されたグランド配線を相互に接続する立体ボンディングワイヤを備えることを特徴とする高周波部品の接続構造。 - 請求項1に記載の高周波部品の接続構造において、
前記高周波部品のうち少なくともいずれか一方の高周波部品は、前記基板の基板上面および他方の前記高周波部品と対向する基板側面に開口し、かつ、底部に前記グランド配線が形成された凹部を有し、
前記立体ボンディングワイヤの一端は、前記凹部の底面に形成された前記グランド配線にボンディングされている
ことを特徴とする高周波部品の接続構造。
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